Устройство интегральных схем

В основе работы ЭВМ третьего поколения лежат интегральные схемы. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 . Принцип работы интегральной схемы основывается на работе полупроводника, то есть проводимости сигналов в определенных направлениях.

Исходным материалом для схемы является необработанная пластина из чистого кремния. Она имеет сравнительно большой размер, так как на ней изготавливают около сотни однотипных микросхем. Сначала под воздействием кислорода при температуре 1000  создают слой диоксида кремния Si . Оксид имеет высокую механическую и химическую прочность, а также обладает свойствами диэлектрика, поэтому обеспечивает качественную изоляцию расположенному под ним кремнию. Второй шаг – это нанесение зон p и n проводимости. Для этого оксид удаляют с мест, которые соответствуют отдельным электронным компонентам. Для этого оксид покрывают светочувствительным составом – фоторезистом, который по свойствам напоминает фотопленку – его можно засвечивать и проявлять. Затем накладывают шаблон, содержащий рисунок поверхности полупроводникового кристалла и облучают ультрафиолетом. В том месте, где фоторезист подвергся действию света, образуется темный слой нерастворимый в кислоте. С засвеченных участков фоторезист удаляют с помощью растворителя. С открывшихся мест оксид кремния выжигают с помощью кислоты. Открывается окно к чистому кремнию. Этот процесс называют фотолитографией. Дальше следует процесс лигирования. Для этого поверхность подложки при температуре 900‑1200 градусов подвергают воздействию нужной примеси, например, фосфора или мышьяка, для получения проводимости n‑типа. Атомы примеси проникают в глубь чистого кремния, но отталкиваются его оксидом. Обработав пластину одним видом примеси, готовят ее для лигирования другим видом — поверхность пластины вновь покрывают слоем оксида, проводят новую фотолитографию и травление, в результате чего открываются новые «окошки» кремния. Вслед за тем следует новое лигирование, например бором, для получения проводимости p‑типа. Так на всей поверхности кристалла в нужных местах образуются p и n области. Следующий этап обработки связан с нанесением токопроводящих линий между элементами интегральной схемы, а также элементами для контакта с внешними цепями. Для этого на подложку напыляют тонкий слой алюминия, который оседает в виде тончайшей пленки. Ее подвергают фотолитографической обработке и травлению. В результате от всего слоя металла остаются только тонкие токопроводящие линии и контактные площадки. В заключение всю поверхность полупроводникового кристалла покрывают защитным слоем (чаще всего, силикатным стеклом), который затем удаляют с контактных площадок. Все изготовленные микросхемы подвергаются строжайшей проверке на контрольно‑испытательном стенде. Дефектные схемы помечаются красной точкой. Наконец кристалл разрезается на отдельные пластинки‑микросхемы, каждая из которых заключается в прочный корпус с выводами для присоединения к внешним цепям.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: